[发明专利]一种基于传感线圈阵列的高速磁浮列车定位装置和方法

说明书

本发明提供了一种基于传感线圈阵列的高速磁浮列车定位装置和方法，该装置由长定子直线同步电机的铁心定子、传感线圈阵列以及处理电路构成。传感线圈阵列每行均有m个线圈，共有n列，各行、列传感线圈间均相互错开一个相同的电气距离。当传感线圈扫过长定子同步电机的定子铁心齿槽时，各传感线圈处理电路输出电脉冲，将各输出脉冲叠加后，在每个电机的槽(或齿)周期中，电脉冲的个数是(m*n)个。因此，若对脉冲计数，即能知道磁浮列车当前的位置，测量两相邻脉冲间的时间，即可算出磁浮列车当前的速度。本发明不需要增加地面设备，维护简单，容易实现，精度仅取决于传感线圈的个数，且具有很强的抗干扰能力和测量精度。

技术领域

本发明属于高速磁浮列车定位技术领域，尤其涉及一种基于传感线圈阵列的高速磁浮列车定位装置和方法。

背景技术

在常导型高速磁悬浮列车中，长定子同步直线电机除为车辆提供运行所需的驱动推力外，同时为车辆提供所需的悬浮力。牵引力和悬浮力共用气隙磁场。当调节牵引力时势必引起悬浮力的变化，即，驱动和悬浮是互相耦合的。为消除牵引力与悬浮力之间的耦合，必须保证定子电流磁场与磁极磁场始终正交，因此必须精确知道列车的当前位置。在高速磁悬浮列车中，长定子有较大的漏电抗，为减小牵引系统的容量，必须采用定子分段供电的方法，这也需要知道列车当前的精确位置，为保证列车的安全，防止超速和精准停车，还需要知道列车当前的精确位置和速度，因此高速磁浮车上必须安装定位测速装置，以确保磁浮车能够正常安全运行。

目前，常导型高速磁浮列车定位测速装置主要采用电感齿槽传感，齿槽传感线圈由分别位于齿、槽的两个8字线圈构成，当齿槽传感线圈移动时，线圈电感量变化，在高频电流激励时，产生与定子齿槽关联的正弦电压信号，二套齿槽传感线圈正交布置(相差1/4槽周期)，得到两个正交的正弦电压信号，其反正切值即为在一个齿槽周期内的位置角，由于电机的电枢线圈周期内有6个齿槽周期，因此可以由齿槽位置角换算出定子电枢线圈位置角。显然，这种传感技术的核心是要产生与定子齿槽关联的二组正交正弦电压信号，产生和修处理信号的过程复杂且非线性，需要采用复杂的定标技术，该技术已经在上海高速磁浮车上应用。日本超导型高速磁浮列车定位测速装置采用交叉感应回线技术，需要在地面安装附加设备。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于传感线圈阵列的高速磁浮列车定位装置和方法，本发明不需要增加地面设备，维护简单，容易实现，精度仅取决于传感线圈的个数(m*n)，由于避免了对模拟信号的处理过程，系统有很强的抗干扰能力和测量精度。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本方案提供一种基于传感线圈阵列的高速磁浮列车定位装置，包括安装在地面轨道梁上的长定子直线同步电机的铁心定子、安装在高速磁浮列车上的传感线圈阵列以及与传感线圈阵列中各传感线圈相对应且用于输出电脉冲的处理电路；

所述铁心定子的槽或齿距内每行均设置有m个传感线圈，共有n列，且各行各列的传感线圈间均相互错开一个相同的电气距离；

所述传感线圈阵列信号经处理得到的脉冲列将铁心定子的槽或齿周期进行划分，即在每个铁心定子的槽或齿周期中，实时均匀产生m*n个电脉冲。

进一步地，所述铁心定子的槽或齿周期的划分以脉冲的方式实现。

基于上述装置，本发明还提供了一种基于传感线圈阵列的高速磁浮列车定位方法，包括以下步骤：

S1、在地面轨道梁上安装长定子直线同步电机的铁心定子、在高速磁浮列车上安装传感线圈阵列以及与传感线圈阵列中各传感线圈相对应且用于输出电脉冲的处理电路，其中，在所述铁心定子的槽或齿距内每行均设置m个传感线圈，共有n列，各行各列的传感线圈间均相互错开一个相同的电气距离，且所述传感线圈采用线圈阵列方式排布，并利用处理电路处理各传感线圈信号后得到的脉冲列将所述铁心定子的槽或齿进行划分；

S2、针对传感线圈扫过所述铁心定子的齿槽时，由各传感线圈对应的处理电路输出电脉冲；